DIPLOME DE LICENCE EN RESEAUX ET SYSTEMES DE

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE ABOU BAKR BELKAID - TLEMCENFACULTE DE TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE LABORATOIRE DE TELECOMMUNICATIONS DE TLEMCEN LTT

MEMOIREPour l’obtention du

DIPLOME DE LICENCE

EN

RESEAUX ET SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS

Présenté par :

Mr SAHLI OmarMr ZEMAM Youssouf

TTHHEEMMEE

Etude de la liaison BTS/BSC du réseau GSM

Soutenue en Mai 2013 devant le jury :

Président : Mr. BOUKLI-HACENE Noureddine Prof à université de Tlemcen M.C. à l’Université de Tlemcen

Examinateur : Mr. BOURSSALI Riad MCA à l’université de Tlemcen

Encadreur : Mr MEGNAFI Hicham MAA à EPST de Tlemcen

Année universitaire : 2012 - 2013

1

Remerciements

Avant tout, je remercie le bon Dieu pour m’avoir donner le pouvoir de

réaliser ce modeste travail.

Au nom de la science, de la technologie, de l’esprit scientifique, de la

vertu du travail, de l’esprit d’élévation de la connaissance, je tiens à remercier

mon encadreur Monsieur MEGNAFI Hicham Maître assistant à Ecole

préparatoire Science et technique Tlemcen, pour l’intérêt constant qu’ils ont

apporté à ce travail.

J’exprime ma reconnaissance à Monsieur BOUKLI-HACENE

Noureddine, Professeur à l’université de Tlemcen, pour bien vouloir accepter

de présider le jury.

Je tiens à remercier également Monsieur BORSALI Riad Maître de

conférence à l’université de Tlemcen d’avoir accepter d’examiner ce travail.

Enfin, je remercie toute personne ayant intervenue de près ou de loin à

l’élaboration de ce travail.

2

Dédicaces

Je dédie ce modeste travail

A mes très chers parents

A la mémoire de mon grand père

A mon grand père qui reste encore dans la vie

A mes chères grandes mères

A mes frère Chakib

A mes deux sœurs Naouim et Farida

A mon cousin Yousef

A tous mes amis et ceux que j’aime.

SAHLI Omar

.

3

Dédicaces

Je dédie ce modeste travail

A mes très chers parents

A la mémoire de mon grand père

A mon grand père qui reste encore dans la vie

A mes chères grandes mères

A mon frère ABD ARAHMAN

A mes sœurs Hanane,Hadjera,Merieme et Chaimae.

A tous mes amis et ceux que j’aime.

ZEMAM Youssouf

Résumé :

4

Le réseau GSM est la première norme de téléphonie mobile dans le monde. Un nombre

croissant des abonnés en face des ressources radio limitées demande une utilisation adéquate

de ces ressources.

Le transport de la bonne qualité de service des réseaux cellulaires constitue la

préoccupation majeure des opérateurs de réseaux. Dans ce contexte, nous avons étudiée

dans ce projet les liaisons entre la BTS et BSC et nous nous sommes intéressés sur les PDH

etles trames E1, E2, E3 et E4 .

Abstract:

GSM network is the first norm of mobile telephony in the world. An increased number of

Subscriber behind limited radio Resources need a suitable use of these resources.

Transport of the good quality of service of cellular networks is the Concern major network

operators. In this context, we studied 'in this project the links between the BTS and BSC and

we focused on PDH andE1 FRAMES.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

5

Table des matières


RESUME………………………………………………………………………………………4

ABSTRACT……………………………………………………………………………………4

TABLE DES MATIERES ……………………………………………………...……………..5

LISTE DES TABLEAUX ……………………………………………………………………..9

LISTE DES FIGURES …………………………………………………………………………9

GLOSSAIRE …………………………………………………………………………………..11

INTRODUCTION…………………………………………………………………………….16


PARTIE I :LE RESEAU GSM.


I.1 Introduction………………………………………………………………………………18.

I.2 Historique ………………………………………………………………………………..18

I.3 Présentation de la norme GSM ………………………………………………………….19.

I.4 Les caractéristiques du GSM ……………………………………………………………19

I.4.1 Une approche réseau……………………………………………………………….19

I.4.2 Les Services ……………………………………………………………………….20

I.4.2.1 Services support GSM…………………………………………………………20

I.4.2.2 Les téléservices GSM …………………………………………………………20

I.4.2.3 Les services supplémentaires (suplimentary services)……………………….21

I.4.2.4 Le concept cellulaire……………………………………………………………21

I.5 L’architecture du réseau GSM………………………………………..............................22

I.5.1 Sous système radio (BSS)…………………………………………………………….23

I.5.1.1 Station de base (BTS)……………………………………………………………23

I.5.1.2 Contrôleur de station de base (BSC)……………………………………………..24

I.5.2 Sous système réseau (NSS) :………………………………………………………….24

I.5.2.1 Commutateur (MSC) :…………………………………………………………24

I.5.2.2 Enregistreur de localisation des visiteurs (VLR) :……………………………….25

6

I.5.2.3 Enregistreur de localisation nominale (HLR) :…………………………………..25

I.5.2.4 Centre d’authentification (AUC) :………………………………………………25

I.5.2.5 Enregistreur des identités des équipements (EIR) ………………………………25

I.5.3 Le sous système d’exploitation et de maintenance (OSS) :…………………………26

I.5.4 La station mobile (MS) ………………………………………………………………26

I.6 LES interfaces du réseau GSM ……………………………………………………………27

I.7 Numérotation lie a la ………………………………………………………………………27

I.7.1 L’identité IMSI………………………………………………………………………..27

I.7.2 L’identité TMSI (Temporary Mobile SubscriberIdentity):…………………………27

I.7.3 L’identité MSRN (Mobile Station RoamingNumber)………………………………..28

I.7.4 l’identité IMSISDN ((Mobile Station ISDN Number) :………………………………28

I.8 LA Transmission radio …………………………………………………………………….29

I.8.1 Les canaux physiques :……………………………………………………………….29

I.8.1.1 Multiplexage fréquentiel FDMA ………………………………………………29

I.8.1.2 Multiplexage temporel TDMA…………………………………………………30

I.8.1.3 Structure des trames:……………………………………………………………31

I.8.2 Les canaux logiques :………………………………………………………………32

I.9 Conclusion………………………………………………………………………………34


PARTIE II :Réseaux de transport


II.1 Introduction …………………………………………………………………………….36

II.2 Les déférents types des liaisons………………………………………………………….36

II.2.1 Liaison filaire :

II.2.2La liaison FH (Faisceau Hertzien) ……………………………………………………

II.2.3.1 Définition d’un FH……………………………………………………………

II.2.3.2 Caractéristique d’une antenne FH ……………………………………………….

7

II.2.4 Liaison filaire ………………………………………………………………………..

II.3Hiérarchie numérique plésiochrone ………………………………………………………

II.3.1 Les formats Européens E1, E2, E3, E4………………………………………………

II.3.1.1 Multiplexage MIC- E1 ou TN1 à 2 Mbit/s …………………………………….

II.3.1.1.1 Mot de verrouillage de Trame (MVT) ……………………………………..

II.3.1.2 Multiplexage MIC-E2 ou TN2 à 8 Mbit/s …………………………

II.3.1.3 Multiplexage MIC-E3 ou TN3 à 34 Mbit/s………………………..

II.3.1.3.1Caractéristiques générales …………………………………………………..

II.3.1.3.2 Trame ………………………………………………………………………

II.3.1.3.3 Synchronisation – Justification …………………………………………….

II.3.1.4 Multiplexage MIC-E4 ou TN4 à 139.264 Mbit/s …………………

II.3.1.4.1 Caractéristiques générales ………………………………………………….

II.3.1.4.2 Trame ………………………………………………………………………

II.3.1.4.3 Synchronisation – Justification …………………………………………….

II.3.2 Limites de la PDH …………………………………………………………………

II.6 Conclusion …………………………………………………………………………………


PARTIE III : Bilan de liaison hertzienne


III.1 Introduction :……………………………………………………………………………...

III.2 Bilan de liaison :…………………………………………………………………………..

III.2.1 Schéma de principe d’une liaison hertzienne :…………………………………...

III.2.2 Expression de la puissance reçue………………………………………………….

III.2.3 Sensibilité d’un récepteur :………………………………………………………

III.2.4 Condition de bon fonctionnement d’une liaison hertzienne :……………………

III.3 Etude d’un système de radiocommunications :………………………………………….

8

III.3.1 Mise en situation :……………………………………………………………….

III.3.2 Caractéristiques du matériel :…………………………………………………….

III.3.3 Ellipsoïde de Fresnel………………………………………………………………

III.4 Conclusion…………………………………………………………………………………


PARTIE :

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ConclusionGENERALE ……………………………………………………………………..

REFERENCES………………………………………………………………………………...

ـ

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

9

Liste des tableaux


Tableau I.1 : caractéristiques techniques……………………………………………………20.

Tableau II.1 : Les 4 niveaux du multiplexage européen……………………………………37

Tableau II.2 : Structure de la trame de multiplexage à 34.368 kbit/s……………………..38.

Tableau II.3 :Structure de la trame de multiplexage à 139.264 kbit/s…………………….39Tableau III.1: les caractéristiques des antennes…………………………………………….


La liste des figures


Figure I.1 : Types des cellules………………………………………………………………22

Figure I.2 : Architecture du GSM…………………………………………………………23

Figure I.4 : Structure de l’IMSI ……………………………………………………………27

Figure I.5: Structure du MSRN………………………………………………………………28

Figure I.6 : Structure du MSISDN……………………………………………………………28

Figure I.7 : La convention du canal physique………………………………………..………29

Figure I.8: Principe du FDMA……………………………………………………………..30

Figure I.9: Principe Du TDMA………………………………………………………...........31

Figure I.10 : Organisation des multiples de trames………………………………….………32

Figure I.11 : Les canaux de contrôle dédié…………………………………………………33

Figure I.12 : Les canaux de contrôles communs………………………………………………34

Figure II 1 : Connexion en plusieurs « sauts » (les lettres FH correspondent aux liaisons par

faisceau hertzien)…………………………………………………………………………………

Figure II.2 : Antenne d’un Faisceau Hertzien et Deux types de déviation d’un FH……………

Figure II 3 : Angle d’ouverture d’une antenne…………………………………………………..

Figure II 4: les différents niveaux du multiplexage……………………………………………

Figure II 5: Structure d’une trame MIC………………………………………………………….

10

Figure II 6: structure de super trame……………………………………………………………..

FigureII7 : trame de multiplex

E2…………………………………………………………….Figure II 8 : le conteneur

virtuel(VC4) ………………………………………………………Figure II 9 : le multiplexage

des colonnes des TUG A/B/C……………………………………..

Figure II 10 : Structure de multiplexage synchrone……………………………………………..

Figure II 11 :La structure de base : STM1………………………………………………………

Figure II 11 : l La structure de SOH……………………………………………………………..

Figure III.1: les éléments d’un bilan radio……………………………………………………..

Figue III.2: Faisceau hertzien SFH534…………………………………………………………

Figure III.3Ellipsoide de Fresnel………………………………………………………………

11

Abréviation

AAGCH : Access Grant Channel

AUC : Authentication Center

AUG :Le Groupe d'Unité

AUn : Administrative Unit Administrative

BBSS: Base station Sub-System

BTS : Base Tranceiver Station

BSC : Base Station Controller

BCH :Broadcast Channel

BCCH : Broadcast Control CHannel

CCCH:Commun Channel

CBCH: Cell Broadcast Channel

CCCH: Common Control Channel

CBA: Cell Bar Access

CBQ: Cell Bar Qualify

Cn : conteneur virtuel

DDCS: Digital Cellular System

DCH: Dedicated Channel

DCCH: Dedicated Control Channel

EEIR:Equipment Identity Register

12

FFACCH: Fast Associated Control Channel

FCCH: Frequency Correction Channel

FDMA: Frequency Division Multiple Access

FH : Faisceau Hertzien

GGSM : Groupe Spécial Mobile

GSM: Global System for Mobile communications

GMSK: Gaussian Modulated Shift Keying

GMSC: Gateway MSC

HHLR: Home Location Register

IIMSI: International Mobile Station Identity

IMSISDN: Mobile Station ISDN Number

IMEI: International Mobile Station Equipment Identity

LLA : Location Area

LL : Liaison filaire

LAPDm: Link Access Protocol on the D Channel.

MMS : Mobile Station

MIC: Modulateur d'impulsions codées

MVT: Mot de verrouillage de Trame

NNSS: network Subscriber system

NMC : Network Management Centre

13

OOSS: Opération Sub-System

OMC : Operations and Maintenance Centre

OMC-R : Operations and Maintenance Centre - Radio

OMC-S : Operations and Maintenance Centre – System

PPCH: Paging Channel

PLMN: Public Land Mobile Network

PIRE : PuissanceIsotropique Rayonnée effectivement

PDH:Plesiochronous Digital Hierarchy

POH: Path OverHead

RRACH: Random Access Channel

SSDCCH: Stand alone Dedicated Control Channel

SACCH : Slow Associated Control CHannel

SCH :Synchronisation Channel

SMS : Short Message Service

SDH : en anglais Synchronous Digital Hierarchy

STMn : Synchronous Transport Module

TTCH : Traffic Channel

TCH/F: Full rate TCH.

TCH/FS: Full rate: Speech.

TCH/H: Half rate TCH.

14

TCH/HS: Half rate: Speech.

TDMA : Time Division Multiple Access

TMSI : Temporary Mobile Subscriber Identity

TUGn : Tributary Unit Group

TUn : Tributary Unit

TN2 :trame n

VVLR: Visitor Location Register.

VMSC: Visited MSC.

Introduction générale

16

Introduction

Au début des années 80, les systèmes de téléphonie mobile étaient analogiques et ils

étaient incapables de supporter une capacité croissante, par conséquent, la convergence a eu

lieu vers les systèmes de transmission numérique qui offrent une signalisation plus facile,

moins d’interférences, intégration de transmission et de commutation et enfin une aptitude à

supporter et à gérer plus de trafic et par suite une capacité meilleure.

Le réseau GSM est la première norme de téléphonie cellulaire qui soit pleinement

numérique. C’est la référence mondiale pour les systèmes radio mobiles.

GSM offre à ses abonnés des services qui permettent la communication de stations mobiles

de bout en bout à travers le réseau, la téléphonie est la plus importante des services offerts. Ce

réseau permet la communication entre deux postes mobiles ou entre un poste mobile et un

poste fixe, les autres services proposés sont la transmission de données et la transmission de

messages alphanumériques courts. Le GSM présente des services supports sans restriction sur

le type des données utilisées par l’utilisateur, il transporte les informations sans modification

de bout en bout en mode circuit dans le réseau ce qui garantie la chronologie des informations

échangées. Dans le système GSM, les données de l’utilisateur et la signalisation du réseau

sont transportées dans des canaux de communication différents.

Ce travail s’appuie sur une étude de la liaison entre la BTS et BSC, différentes procédures

effectuées dans le sous réseau de transmission le but de comprendre le fonctionnement d’un

réseau GSM.

Cette étude s'articule autour de trois parties distinctes.

Dans un premier temps, nous avons décrit principalement l’architecture du réseau et

quelques techniques utilisées dans la norme GSM.

La deuxième partie consacrée à la transmission décrit essentiellement La numérisation du

réseau téléphonique par la technique MIC, a permis de définir plusieurs niveaux de

multiplexage.

Dans le troisième chapitre, on parle à L’établissement du Bilan de Liaison pour un

système de communication.

CHAPITRE I :

Introduction au Réseau GSM

Chapitre 1 Introduction au Réseau GSM

18

I.1 Introduction

les dernières années, les moyennes de communication tiennent une place particulièrement

Important .l’utilisation de la norme GSM 900/DCS 1800 a pris des proportions telles qu’il est

difficile de travailler sans Dans ces outils .le succès instantané de ce type de service vient

sans doute du fait qu’il est souvent très pratique de pouvoir être joint n’importe ou et

n’importe quand .les réseaux de type GSM son des réseaux complètement autonomes .ils sont

interconnectable aux RTCP (Réseaux Terrestres Commutes Publics)et utilisent le format

numérique pour la transmission des information, qu’elles soient de types voix, données ou

signalisation .Dans ce chapitre ,on va parler sur l’architecture du réseau et quelques

techniques utilisées dans la norme GSM.

I.2 Historique : [1]

Durant des siècles l’homme su se contenter de la parole ou des écrits comme seuls moyens

de communication entre deux personnes éloignées d’une distance importante.

En 1982, lors de la conférence européenne des postes et Télécommunications (CEPT) que

fut crée le groupe spécial Mobile (GSM).

En 1985, la commission européenne annonce l’imposition de la norme issue du GSM.

En 1987, le choix est arrêté sur la transmission numérique AMRT.

En 1989, les travaux du groupe spécial Mobile " GSM" sont transférés au comite "SMG"

de l’Européen Télécommunication standards Institute "ETSI", qui poursuit les tâches de

normalisation .Notons que c’est ce comité qui mettra au point le module d’identité d’abonné

SIM.

Le groupe" GSM" change alors de signification : "de Groupe spécial Mobile" il devient

"Global System for Mobile Communications".

En 1991 fût réalisé la première communication entre un mobile et un abonné fixe.les

premiers terminaux sont représentés au salon Télécom a Genève cette même année .puis on

assiste a l’ouverture des systèmes d’essai a Paris.

Et c’est en 1992 que fût ouvert le système GSM ITINERIS de France Telecom, rejoint plus


19

tard par SFR du groupe Cegetel et par Bouygues Telecom (1994).

L’explosion du marché du mobiles, sa croissance soutenue et l’apparition de nouveaux

services amènent les réseaux GSM actuels a leur limite .le débit de 9 ,5kb/s, définit a

l’origine, est insuffisant pour couvrir les nouveaux besoins de transferts de données et

constitue un frein a la diffusion de contenus multimédias.

Les premiers applications WAP (norme permettant l’affichage de pages web sur les

mobiles) sur réseau sans fil souffrent encore de temps de connexion et de réponse trop longs,

surtout quand les appels sont facturés a la durée .de plus, la qualité de service est encore

insuffisante et la fiabilité des communications doit être améliorée.

Les nouvelles normes de téléphonie hauts débits, tels GPRS, EDGE et UMTS devraient

résoudre ces problèmes et bouleverser a terme les possibilités

I.3 Présentation de la norme GSM :

Le GSM est la première norme de téléphonie cellulaire de seconde génération qui soit

Pleinement numérique, c’est la référence mondiale pour les systèmes radio mobiles. Avec

plus de 400 millions d’utilisateurs à la fin de l’année 2000 dans le monde, soit la moitié du

nombre total d’utilisateurs de téléphonie mobile, Le réseau GSM offre à ses abonnés des

services qui permettent la communication de stations mobiles de bout en bout à travers le

réseau. La téléphonie est le plus importante des services offerts. Ce réseau permet la

communication entre deux postes mobiles où entre un poste mobile et un poste fixe. Les

autres services proposés sont la transmission de données à faibles débits et la transmission de

messages alphanumériques courts [2].

I.4 Les caractéristiques du GSM :

I.4.1 Une approche réseau :

La téléphonie mobile par GSM occupe deux bandes de fréquences aux alentours des

900Mhz.

• de 890 à 915 [Mhz] pour la transmission du terminal vers le réseau (Uplink),

• de 935 à 960 [Mhz] pour la transmission en sens inverse (Downlink).

La largeur de bande de chaque sens est divisée en 124 canaux de 200 Mhz de largeur. Ces


20

canaux ne sont pas suffisants dans les grandes villes, donc, il s’est avéré nécessaire d’attribuer

une bande supplémentaire aux alentours des 1800 Mhz. C’est le système DCS 1800 dont les

caractéristiques sont quasi identiques au GSM en ternes de protocoles et de service. Les

communications montantes en faisant alors entre 1710 et 1785 [Mhz] et les communications

descendantes entre 1805 et 1880 [Mhz].

Pour augmenter la capacité du réseau, GSM utilise les deux techniques de multiplexage

FDMA (Frequency Division Multiple Access) et TDMA (Time Division Multiple Access).

Il utilise aussi une version filtrée de la modulation de phase appelée GMSK (Gaussien

Modulated Shift Keying) [3].

Tableau I.1 : caractéristiques techniques [3]

I.4.2 Les Services :

I.4.2.1 Services support GSM :

Avec une efficacité spectrale, une grande capacité, une bonne qualité de la voix, la sécurité

et le roaming ; GSM offre une diversité du service telles que les téléservices, les services

supports et les services supplémentaires.

I.4.2.2 Les téléservices GSM :

Offre de services en définissant les caractéristiques des

Terminaux et éventuellement des applications


21

• Transmission de la voix :

Téléphonie

Appels d’urgence (numéro 112 avec ou sans SIM)

Offre de services en définissant les caractéristiques des

Terminaux et éventuellement des applications

• Transmission de la voix :

Téléphonie

Appels d’urgence (numéro 112 avec ou sans SIM

I.4.2.3 Les services supplémentaires (suplimentary services) [4] :

Fonctionnalités d’utilisation qui peuvent être offertes en complément des téléservices et

des services support. Dépendent du PLMN, mais aussi des possibilités techniques et

administratives du réseau destinataire.

• Identification de numéro (présentation / restriction d’identification de la ligne appelant,

présentation / restriction d’identification de la ligne connectée)

• Renvoi d’appel (renvoi d’appel systématique, en occupation…)

• Double appel (mise en instance / attente)

• Conférence (appel multiparti, groupe fermé d’usagers)

• Facturation (indication du montant avec ou sans interdiction)

• Restriction d’appel (interdiction des appels sortants, internationaux…)

I.4.3 Le concept cellulaire :

Le concept cellulaire est la division du territoire en de petites zones appelées cellules,

chaque cellule est desservie par une station de base, et de partager les fréquences radio entre

celles-ci. Ces fréquences ne peuvent pas être utilisées dans les cellules adjacentes afin d’éviter

Les interférences. Ainsi, on définit des motifs constitués de plusieurs cellules, dans

lesquels chaque fréquence est utilisée une seul fois. Une cellule se caractérise par sa puissance

d’émission nominale qui va définit la taille de la zone de couverture, elle est caractérisée aussi

par la fréquence porteuse utilisée pour l’émission radioélectrique et par le réseau auquel elle

est interconnectée. Il faut noter que la variation de la taille des cellules dépend : du nombre

d’utilisateur dans la zone, la configuration du terrain (relief géographique, présence

d’immeuble,…), la nature des constructions (maisons, buildings,…) et de la localisation

(urbaine, suburbaine et rurale) [5].


22

Dans les zones urbaines denses, l’opérateur utilise des microcellules (de quelques centaines

de mètres de rayon) pour écouler un trafic important par unité de surface. Ainsi, pour couvrir

l’intérieur des bâtiments on place des pico-cellules. Dans ces zones, l’opérateur va réutiliser

au maximum les fréquences disponibles, l’interférence Co-canal et canaux adjacents (I) va

être prépondérante par rapport au bruit (N), donc, le rapport signal sur bruit est :

c/I+N ≈C/I(N<<I).

Dans les zones rurales (faiblement peuplées), les cellules sont de tailles importantes (aux

maximum 35 Km) et sont appelées des macrocellules. Dans ces zones, les interférences sont

négligeables devant le bruit. Il suffit alors qu’en tout point de la cellule, le signal a une

puissance supérieure à la sensibilité du récepteur pour que la qualité des signaux reçus soit

acceptable [3].

Les systèmes de radiotéléphonie cellulaire sont donc adaptés à des environnements très

Variés (zones urbaines ou rurales, usagers fixes ou mobiles, intérieur et extérieur des

immeubles).

Figure I.1 : Types des cellules

I.5 L’architecture du réseau GSM :

Le réseau GSM a pour rôle d’assurer la mobilité tout en conservant l’accès au réseau fixe.

La figure suivante montre les entités principales du réseau GSM


23

Figure I.2 : Architecture du GSM [6]

Un réseau GSM est constitué de trois sous réseau :

● Un sous système radio, le BSS (Base Station SubSystem)

● Un sous système réseau, le NSS (Network SubSystem)

● Un sous système d’exploitation et de maintenance, l’OSS (Opération Support

SubSystem).

I.5.1 Sous système radio (BSS)

C’est le réseau d’accès radio qui assure la transmission radioélectrique et gère la ressource

radio.

Il contient la station de base BTS (Base Tranceiver Station) qui assure la couverture

Radioélectrique d’une cellule, et le contrôleur de station de base BSC (Base Station

Controller) qui supervise une ou plusieurs stations de base et joue le rôle de passerelle entre

les stations de base et le centre de communication du service mobile MSC.

I.5.1.1 Station de base (BTS) :

La BTS est un ensemble d'émetteurs-récepteurs. Elle réalise aussi des mesures radio pour

vérifier qu'une communication en cours se déroule correctement (évaluation de la distance et

de la puissance du signal émis par le terminal de l'abonné): Ces mesures sont directement


24

transmises à la BSC. Gère aussi toute la couche physique (Multiplexage TDMA,

chiffrement, sauts de fréquences…).

La capacité d’une BTS est typiquement de 12 porteuses, chaque porteuse assure 7

communications simultanées par multiplexage, c’est-à-dire qu’elle peut supporter au plus une

centaine de communications simultanées.

I.5.1.2 Contrôleur de station de base (BSC)

Administre un ensemble de stations de base BTS et communique avec allés par le biais de

l’interface Abis (Organe "intelligent" du BSS) gère la ressource radio (Commande

l’allocation des canaux, Utilise les mesures effectuées par la BTS pour contrôler les

puissances d’émission du mobile et/ou de la BTS, Prend la décision de l’exécution d’un

Handover).

I.5.2 Sous système réseau (NSS) :

Le sous système d’acheminement appelé NSS ou SMSS (Switching and Management

Sub-System) qui comprend l’ensemble des fonctions nécessaire à l’établissement des appels

et la gestion de la mobilité. On peut dire que le NSS est le réseau cœur GSM, il continent :

● Mobile Switching Center (MSC).

● Visitor Location Register (VLR).

●Home Location Register (HLR)/Authentication Center (AUC).

●Equipment Identity Register (EIR).

I.5.2.1 Commutateur (MSC) :

Le MSC (Mobile- service Switching Centre) est parfois appelé centre de commutation des

mobiles, généralement, il est associé au base de donnée VLR, Ces entités sont responsables de

l'acheminement des communications dans le réseau et assurent également l'interconnexion

entre le réseau de téléphone cellulaire et le réseau fixe traditionnel, la transmission des

messages courts, Il dialogue avec le VLR pour gérer la mobilité des usagers (transfert des

informations de localisation,…).


25

I.5.2.2 Enregistreur de localisation des visiteurs (VLR) :

Le VLR (Visitor Location Register) est une station de base donnée associée à un MSC. Il

mémorise les informations dynamiques relatives aux abonnés de passage dans une zone du

réseau appelée zone de localisation (LA : Location Area). Cette gestion est importante pour

connaitre dans quelle cellule se trouve un abonné pour l’acheminement d’appel, et à chaque

changement de la cellule par un abonné, le réseau doit mettre à jour le VLR du réseau visité.

I.5.2.3 Enregistreur de localisation nominale (HLR) :

Le HLR est la base de données centrale contenant toutes les informations administratives

relatives aux abonnés d'un réseau donné utilisant deux clés d'entrée :

- IMSI (International Mobile Subscriber Identity) : c'est un numéro unique alloué à chaque

abonné stocké dans la carte SIM et utilisé par le réseau pour la transmission des données de

l'abonné.

- MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network) : c'est le numéro

d'appel de l'abonné lié à l'IMSI dans l'HLR; les appels destinés à l'abonné sont transcrits en

numéro d'IMSI ce qui permet sa recherche et l'établissement de la communication.99 GSM.

I.5.2.4 Centre d’authentification (AUC) :

Un AuC (Authentication Center) est un élément permettant au réseau d’assurer certaines

fonctions de sécurité du réseau GSM:

● L’authentification de l’IMSI de l’abonné.

●Le chiffrement de la communication.

Ces deux fonctions de sécurité sont activées au début de l’établissement d’appel avec

l’abonné. En cas d’échec de l’une ou l’autre des procédures, l’appel est rejeté.

L’AuC est couplé au HLR et contient pour chaque abonné une clé d’identification lui

permettant d’assurer les fonctions d’authentification et de chiffrement.

I.5.2.5 Enregistreur des identités des équipements (EIR)

L’EIR (Equipement Identity Register) est un équipement optionnel des réseaux GSM

destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles. L’EIR est en fait une base de données

contenant la liste des mobiles interdits, appelée black List. Lors de l’établissement d’un appel,

le réseau demande au terminal son identité, ou IMEI. Si L’IMEI retourné par le terminal fait

partie de la liste des mobiles interdits, l’appel ne peut être établi. Bien entendu, pour être


26

totalement efficace, cette fonction suppose que tout abonné ayant perdu son terminal signale à

son opérateur la perte ou le vol de son équipement. Il faut également que l’opérateur effectue

une mise à jour de la base de données de son EIR et active dans son réseau la procédure

d’identification.

I.5.3 Le sous système d’exploitation et de maintenance (OSS) :

L’OSS permet d’administrer le réseau d’un opérateur. Selon la norme GSM 12.00, l’OSS

présente deux niveaux :

- les OMC (Operations and Maintenance Centre),

- les NMC (Network Management Centre),

Le NMC permet l’administration générale de l’ensemble du réseau d’un opérateur par un

Contrôle centralisé.

Les OMC permettent une supervision locale des équipements (BSC/MSC/VLR) et

transmettent au NMC les incidents majeurs survenus sur le réseau

Les OMC sont composées des OMC-R (OMC-Radio) qui supervisent le sous système

radio et des OMC-S (OMC-System) qui supervisent le sous système réseau.

I.5.4 La station mobile (MS) :

La station mobile est constituée du téléphone portable à proprement parler mais aussi

d’une carte appelée carte SIM, qui est indispensable pour accéder au réseau. Cette carte

contient, sur un microprocesseur, les informations personnelles de l’abonné. Ce dernier peut

donc, par insertion de la carte SIM dans n’importe quel téléphone portable, recevoir des

appels, en donner et avoir accès à tous les services qu’il a souscrit : le téléphone portable et

l’utilisateur sont totalement indépendants. [3]

Le téléphone portable est identifié par le numéro IMEI. Ce numéro renseigne sur le type

d’équipement, l’identité du constructeur et le numéro de série.

La carte SIM, elle contient le numéro IMSI, mais aussi une clé secrète pour la sécurité,

ainsi que d’autres informations. Les numéros IMEI et IMSI sont indépendants, ce qui permet

la séparation du téléphone portable et de l’utilisateur. De plus, la carte SIM protège l’abonné

des connections frauduleuses par l’introduction d’un numéro d’identité personnel (code PIN)

lors de l’accès au réseau.


27

I.6 LES interfaces du réseau GSM :

Les interfaces sont des composantes importantes du réseau car elles assurent le dialogue

entre les équipements et permettent leur interfonctionnement. La normalisation des interfaces

garantit l’interopérabilité des équipements hétérogènes produits par des différents

constructeurs

• l’interface radio « Um » est localisée entre la station mobile et la station de base

(MSBTS).

• C’est l’interface la plus importante du réseau.https://172.16.0.250:8090/httpclient.html

• l’interface « A-bis » relie une station de base à son contrôleur (BTS-BSC)

• L’interface « A » se situe entre un contrôleur et un commutateur (BSC-MSC).

I.7 Numérotation lie a la mobilité :

I.7.1 L’identité IMSI:

C’est l’identité permanente du mobile, elle est rarement transmise dans l’interface radio.

L’IMSI n’est pas connue par l’utilisateur

Figure I.4 : Structure de l’IMSI

L’IMSI est comprend trois parties :

- MCC (Mobile Country Code) : Indicatif du pays domicile de l’abonné.

- MNC (Mobile Network Code) : Indicatif du PLMN nominal de l’abonné.

- MSIN (Mobile Subscriber Identification Number) : Numéro de l’abonné mobile à

l’intérieur du réseau GSM d’un PLMN[4].

I.7.2 L’identité TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity):

C’est l’identité temporaire allouée de façons locale (VLR), elle est utilisée pour identifier

le mobile appelé et appelant lors de l’établissement d’une communication de façon


28

optionnelle. Le numéro TMSI n’est connu que par la partie MS-MSC/VLR

I.7.3 L’identité MSRN (Mobile Station Roaming Number)

Il permet le routage des appels vers le MSC d’une station mobile. Le MSC est attribué par

le VLR courant d’un mobile de façon temporaire et uniquement lors de l’établissement d’un

appel à destination mobile. Il a la même structure que le MSISDN. [3]

Figure I.5: Structure du MSRN

I.7.4 l’identité IMSISDN ((Mobile Station ISDN Number) :

C’est l’identité du mobile pour l’extérieur. Le MSISDN est le numéro que composera une

personne désirant joindre un abonné GSM. Seul le HLR contient la table de correspondance

entre le MSISDN et l’IMSI de l’abonné. [3]

Figure I.6 : Structure du MSISDN

Avec : - CC (Country Code) : Indicatif du pays de l’abonné mobile.

- NMN (National Mobile Number) : composé de NDC (National Destination Code)

indiquant le numéro du PLMN dans le pays et le SN (Suscriber Number) : numéro attribué à

l’abonné librement par l’opérateur [4].


29

I.8 LA Transmission radio

I.8.1 Les canaux physiques :

Pour augmenter la capacité du réseau, le GSM met en œuvre deux techniques de

multiplexage au niveau de l’interface Um : un multiplexage fréquentiel FDMA (Fréquency

Division Multiple Access) et un multiplexage temporel TDMA (Time Division Multiple

Access).

Un canal physique est caractérisé par :

• une paire de fréquences

• un slot particulier par fréquence choisi parmi huit

• Un canal physique Convoie un ou plusieurs canaux logiques

Figure I.7 : La convention du canal physique [4]

I.8.1.1 Multiplexage fréquentiel FDMA :

Afin de réutiliser les ressources, le multiplexage fréquentiel FDMA divise en 124 canaux

de 200KHZ de large chacun, les deux plages de fréquences (890-915 KHZ) pour la liaison

montante et (935-960KHZ) pour la liaison descendante; ce qui offre 124 voies de

communications duplex en parallèle et chaque sens de communication possède une voie qui

est lui réservée.


30

Figure I.8: Principe du FDMA [9].

Chaque porteuse (canal) est identifiée de manière unique par un numéro, donc la relation entre ce numéro et la fréquence est :

Pour GSM 900 (1< = n <= 124) :

Fu(n) = 890 + (0.2*n) Mhz -> la voie montante,

Fd(n) = fu(n) + 45 Mhz -> la voie descendante (45 Mhz est l’écart duplex).

Pour DCS 1800 (512<= n <= 885)

Fu(n) = 1710.2 + 0.2 × (n - 512) Mhz -> la voie montante,

Fd(n) = fu(n) + 95 Mhz -> la voie descendante (95Mhz est l’écart duplex).

I.8.1.2 Multiplexage temporel TDMA

Pour augmenter le nombre d’utilisateur de MS en même temps, la technique TDMA

consiste à diviser chaque porteuse en intervalles de temps (IT) appelés slots. La durée

élémentaire d’un slot a été fixée pour la norme GSM à environ 0.5769 ms [8].

Un slot accueille un élément de signal radioélectrique appelé burst (paquet).

L’accès TDMA permet à différents utilisateurs de partager une bande de fréquence donnée.

Sur une même porteuse, les slots sont regroupés par paquets de 8 pour former une trame T. La

durée d’une trame TDMA est donc:

TTDMA = 8×Sslot =4.6152 ms.


31

Figure I.9: Principe Du TDMA [9].

I.8.1.3 Structure des trames:

La transmission radio utilise plusieurs formes de trame TDMA sont hyper-trame,

supertrame, multitrame et une simple trame.

Trame : en GSM la trame TDMA est divisée en 8 intervalles de temps (IT), chaque IT

peut contenir un type spécifique d’information. Une trame est l’élément élémentaire d’autres

structures qui forment une hiérarchie :

Multi trame : on distingue deux types de multi trames :

Multi trame de trafic : contient 26 trames utilisées pour transporter le trafic (voix, donnés

et les signalisations nécessaires pour ce trafic) [10]. Cette multitrame est utilisée pour porter le

TCH, SACCH et FACCH (voir les canaux logiques)

Multi trame de contrôle : contient 51 trames portent toutes les informations nécessaire

pour le contrôle de la liaison hertzienne entre une MS et une BTS [10]. Cette multitrame est

utilisée pour porter le SCH, BCCH, CCCH, SDCCH, SACCH et

CBCH [8].

Super trame : elle est composée de 26 multi trame de contrôle, ou de 51 trame de trafic.

Ce qui donne un cycle de1326 trames pendant 6.12 s [8].

Hyper trame : elle comporte 2048 super trame, équivalent à 2715640 trames


32

Figure I.10 : Organisation des multiples de trames. [12]

I.8.2 LES canaux logiques :

Ce sont des « fils » qui relient la couche physique à la couche 2. Ils sont définis par le type

d’information qu’ils convoient

Canaux dédiés. DCH (dedicated Channel):

Ce sont des canaux Canaux point à point dédiés à un utilisateur en Particulier :

Canaux de trafic. TCH (Traffic Channel) :

Utilisés pour le transfert de la parole et des données usager (TCH) après établissement de

la communication.il est utilise en multitrame 26 avec un autre canal qui lui associe pour

assurer un contrôle [18].

Il y a deux types de canaux TCH :

TCH/F (plein débit) offre un débit de 13 kbps pour la voix et 9600 bps pour les

données.

TCH/H (demi-débit) permet d’augmenter la capacité du réseau avec un débit 5.6kbps

pour la voix et 4.8kbps pour la transmission des données.


33

Canaux de contrôle DCCH (dedicated control Channel) : Utilisés pour le transfert de

messages de signalisation (SDCCH, SACCH, FCCH)

Figure I.11 : Les canaux de contrôle dédié [13].

SDCCH: Véhicule la signalisation générale de l’utilisateur, par exemple : une mise à jour

de localisation et notamment pour la signalisation relative à l’établissement d’un appel. Il

possède son propre SACCH associé et transporte également les messages courts (SMS)

lorsque le mobile n’est pas en court de communication. SDCCH est transmise à la fois en

liaison montantes et descendante.

SACCH : Il accompagne toujours un canal TCH ou un canal SDCCH (c.-à-d, envoyé sur

le même canal physique) pour transporter la signalisation à bas débit destinée à contrôler la

transmission du canal associé. Il est utilisé pour remonter des mesures sur les niveaux de

puissance reçus par les mobiles, le taux d’erreurs de la liaison descendante et pour indiquer

les valeurs de contrôle de puissance ou de compensation temporelle (timing Advance).

SACCH est transmis en deux liaisons montantes et descendantes.

FACCH : Ce canal de signalisation rapide associé à un canal de trafic est utilisé pour

l’exécution des Handover [9].

Canaux communs CCH (commun Channel) :

ce sont des canaux Canaux point à multipoint ou point à point unidirectionnels utilisés

pour le transfert d’information d’un ou de plusieurs utilisateurs (AGCH, PCH, BCCH, RACH

et CBCH), (FCCH, SCH).


34

Figure I.12 : Les canaux de contrôles communs [13].

RACH – AGCH : Le canal (montant) RACH est utilisé par les terminaux mobiles pour

accéder au réseau.

Un mobile indique dans son paquet le type de service requis et ajoute un nombre aléatoire

en recopiant dans la réponse du réseau qui lui permet de s’assurer que cette réponse lui est

bien destinée. Cette dernière est véhiculée par le canal AGCH. La réponse du réseau contient

un pointeur vers un canal de signalisation dédié, sur lequel le mobile peut s’identifier et

préciser sa demande. Le réseau peut refuser la demande du mobile, par exemple dans le cas de

surcharge ponctuelle [9] [14].

PCH : est utilisé pour initier une communication du réseau destinée au mobile. Le réseau

ne connait pas précisément la position du mobile. Il doit diffuser l’appel dans un ensemble de

cellules ou zone de localisation. Le mobile concerné répond en faisant une demande d’accès

au réseau via le canal RACH. PCH est transmis en liaison descendante [9].

I.9 Conclusion

Dans cette partie, nous avons présenté le réseau GSM avec les différentes

techniques de base définies dans la norme GSM. Ces techniques offrent une meilleure

qualité de communication et une signalisation en temps réel entre les entités du réseau. Dans

la suivante partie, nous allons présenter les différents mécanismes de gestion de mobilité.

CHAPITRE II :

Concepts de base et théories des filtres

Chapitre 2 Liaison BTS/BSC

36

II.1 Introduction :

Un réseau GSM est composé d'un sous-réseau de transport haut-débit, le réseau cœur, et d'un

sous-réseau de transmission, le réseau capillaire, sur lequel porte l'outil de conception. Ce

réseau est composé de stations BSC (Base Station Contrôler : nœuds concentrateurs), de BTS

(Base Terminal Station : nœuds terminaux) et de multiplexeurs (MUX) reliés entre eux par

différents types de liaisons (lignes loué faisceaux hertziens,……).

II.2 Les déférents types des liaisons:

II.2.1 Liaison filaire :

Une Liaison Louée est une liaison numérique filaire qui est souvent utilisée pour assurer le

transit des données entre la BTS et le BSC, via la liaison Abis.

Les LL sont des liaisons numériques, assimilables à des liaisons téléphoniques constantes,

non partagées, à haut débit garanti 24h/24h et avec un délai de remise en service après panne

de quelques heures. Il peut être nécessaire d’utiliser plusieurs LL pour certains sites

supportant un trafic important. Ces LL sont proposées par les opérateurs importants, elles sont

facturées au débit et à la distance entre les points reliés [19].

II.2.2 La liaison FH (Faisceau Hertzien) :

L’ensemble des BTS d’une certaine zone géographique sont connectées à une « Base

Station Contrôler » qui lui-même relié à un commutateur appelé MSC («Mobile Switching

Center »), lequel est connecté au réseau téléphonique, ainsi qu’aux réseaux de téléphonie

mobile des opérateurs concurrents.

Seule la connexion entre la BTS et le BSC est concernée par la présente étude; il s’agit

d’une liaison à haut débit (2 Mbits/s).

II.2.2.1 Définition d’un FH :

Un FH est une liaison radio spécialisée, composée de 2 antennes émettrices-réceptrices

ultra directionnelles pointées exactement l’une vers l’autre, sans obstacle intercalé. Lorsque le

BSC est très éloigné du MSC, il peut arriver que la liaison soit assurée par plusieurs couples


37

de FH. Un FH a souvent un débit de 2 Mbit/s, il est donc nécessaire sur certains sites à

capacité importante d’en utiliser plusieurs. [19]

Il faut toutefois signaler, qu’aux fréquences supérieures à quelques GHz, l’atténuation des

obstacles est très importante (même le feuillage d’un arbre est suffisant pour perturber la

transmission). Par conséquent, une liaison par faisceau hertzien ne peut être utilisée que si ses

extrémités sont en vue directe l’une de l’autre; comme ceci n’est que très rarement le cas pour

les BTS éloignées du BSC, la connexion peut être réalisée en plusieurs « sauts » comme

illustrée sur la figure ci-dessous sur laquelle les points A et B sont en vue directe, de même

que B et C, ainsi que C et le BSC.

.

Figure II 1 : Connexion en plusieurs « sauts »

(Les lettres FH correspondent aux liaisons par faisceau hertzien)[18]

La liaison Abis peut-être composée d’une combinaison de différents types de transmissions

sur la distance séparant le BSC de la BTS. Par exemple : FH de la BTS à un point

intermédiaire, LL de ce point vers un autre point, puis FH jusqu’au BSC.

Les fréquences allouées aux faisceaux hertziens utilisés dans les réseaux d téléphonie

mobile sont toutes égales ou supérieures à 15 GHz.

II.2.2.2 Caractéristique d’une antenne FH : [18]

Les antennes des faisceaux hertziens sont de type parabolique (Figure II.2); le boîtier de

forme cylindrique.


38

L’arrière et le pourtour cylindrique constituent un blindage métallique; la partie avant est

réalisée dans une matière plastique qui n’absorbe que très faiblement le rayonnement

électromagnétique.

De manière générale, les antennes paraboliques ont comme particularité de produire un

rayonnement « concentré» dans un faisceau extrêmement étroit; celles des faisceaux hertziens

ont un angle d’ouverture généralement compris entre 1 et 3° selon le type (figure II.2).

Figure II.2 : Antenne d’un Faisceau Hertzien et Deux types de déviation d’un FH

Comme on peut le voir sur la photo de droite, si l’on veut faire changer de direction un FH,

on peut utiliser un réflecteur (grand panneau blanc, en haut) qui réfléchit, comme un miroir

l’onde provenant d’une antenne pour la renvoyer vers une autre direction. On peut aussi

utiliser un couple supplémentaire d’antennes, comme les deux antennes (en bas) où une

antenne reçoit et l’autre réémet et vice versa.

La liaison Abis peut-être composée d’une combinaison de différents types de transmissions

sur la distance séparant le BSC de la BTS. Par exemple : FH de la BTS à un point

intermédiaire, LL de ce point vers un autre point, puis FH jusqu’au BSC

Précisons toutefois qu’il s’agit de l’angle d’ouverture à 3 dB, c’est-à-dire l’angle dans

lequel la densité de puissance (en W/m²) est supérieure ou égale à 0,5 fois la valeur atteinte

dans la direction où l’intensité du rayonnement est maximale (celle-ci se produisant au centre

du faisceau et notée Smax sur la figure 4); ceci signifie qu’à l’intérieur de l’angle d’ouverture,

la densité de puissance est comprise entre 0,5 et 1 fois la densité maximale. Toutefois, le

champ électromagnétique n’est pas nul en dehors de l’angle d’ouverture; son intensité peut

être calculée, à une certaine distance, au moyen du diagramme de rayonnement de l’antenne.


39

Sans anticiper sur les résultats, qui seront exposés au § 5, il est clair que les propriétés de

directivité des antennes des faisceaux hertziens ont pour conséquence que le diamètre du

faisceau est très petit.

Figure II 3: Angle d’ouverture d’une antenne [18]

D’autre part, aux fréquences comprises entre 10 et 20 GHz, la densité de puissance d’une

onde électromagnétique traversant une cloison légère (en bois ou en plâtre), une fenêtre ou un

toit en tuiles ou en ardoises, subit une atténuation par un facteur dont l’ordre de grandeur est

compris entre 10 et 100 (l’atténuation réelle dépend de divers paramètres, tels que : la

fréquence, l’épaisseur et la nature de l’obstacle, son taux d’humidité, etc.)

II.3 Hiérarchie numérique plésiochrone :

La hiérarchie numérique plésiochrone ou PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) est une

technologie utilisée dans les réseaux de télécommunications afin de véhiculer les voies

téléphoniques numérisées. Le terme « plésiochrone » vient du grec plesio (proche) et chronos

(temps) et reflète le fait que les réseaux PDH où différentes parties soient presque

parfaitement synchronisés : ils ont un même débit nominal pour toutes les artères du même

type mais ce débit diffère légèrement en fonction de l'horloge de traitement local

Les versions européennes et étasuniennes du système différent légèrement mais reposent

sur le même principe, nous décrirons ici le système européen.

Le transfert de donnée est basé sur un flux à 2 048 kbit/s. Pour la transmission de la voix,

ce flux est séparé en 30 canaux de 64 kbit/s et 2 canaux de 64 kbit/s utilisés pour la

signalisation et la synchronisation. On peut également utiliser l'intégralité du flux pour de la

transmission de donnée dont le protocole s'occupera du contrôle.


40

Le débit exact des données dans le flux de 2 Mbit/s est contrôlé par une horloge dans

l'équipement générant les données. Le débit exact varie légèrement autour de 2 048 kbit/s (±

50 ppm).

Afin d'amener plusieurs flux de 2 Mbit/s d'un point à un autre, ils sont combinés par

multiplexage en groupes de quatre. Cette opération consiste à prendre 1 bit du flux #1 suivi

d'un bit du #2, puis le #3 et enfin le #4. L'équipement émetteur ajoute également des

informations permettant de décoder le flux multiplexé.

Chaque flux de 2 Mbit/s n'étant pas nécessairement au même débit, des compensations

doivent être faites. L'émetteur combine les quatre flux en assumant qu'ils utilisent le débit

maximum autorisé. Occasionnellement le multiplexeur essaiera donc d'obtenir un bit qui n'est

pas encore arrivé ! Dans ce cas, il signale au récepteur qu'un bit est manquant ce qui permet la

reconstruction des flux à la réception.

La combinaison du multiplexage décrit permet un débit de 8 Mbit/s. Des techniques

similaires permettent d'agréger quatre de ces flux pour former des conduits de 34 Mbit/s puis

140 Mbit/s et enfin 565 Mbit/s.

Tableau II.1 : Les 4 niveaux du multiplexage européen [21]

NIVEAU Débit nominal en

Kbits/s

Nb de voix téléphoniques

Avis CCIT

TN1 2048 30 G704TN2 8448 120 G742TN3 139264 480 G741TN4 564992 1920 G741

Chapitre 2

Figure

II.3.1 Les formats Européens E1,

II.3.1.1 Multiplexage MIC-

Une fois que l'échantillon a été quantifié, il peut être envoyé. Et un nouvel échantillon peut

alors être échantillonné, compressé et quantifié. L'ensemble de ces opérations doit

être limité dans le temps. En effet puisqu'on échantillonne à 8000 Hz, la durée de

"fabrication" des mots de 8 bits codant l'échantillon ne peut dépasser 125

de 8 bits sont produits très rapidement et on peut même insérer en

provenant de la même voie, des mots provenant d'autres voies. On réalise ainsi une

transmission multiplexée temporellement de plusieurs voies.

En Europe le système qui réalise cette fonction est appelé MIC E1 (Modulateur

d'impulsions codées). C'est le premier niveau de la hiérarchie de multiplexage. Dans ce

système 30 voies sont multiplexées temporellement dans une "fenêtre" de 125

Figure II 4: les différents niveaux du multiplexage

Européens E1, E2, E3, E4

E1 ou TN1 à 2 Mbit/s [16]


alors être échantillonné, compressé et quantifié. L'ensemble de ces opérations doit


8 bits codant l'échantillon ne peut dépasser 125μs. En r

de 8 bits sont produits très rapidement et on peut même insérer entre deux mots successifs


transmission multiplexée temporellement de plusieurs voies.


ons codées). C'est le premier niveau de la hiérarchie de multiplexage. Dans ce

système 30 voies sont multiplexées temporellement dans une "fenêtre" de 125

Liaison BTS/BSC

41


alors être échantillonné, compressé et quantifié. L'ensemble de ces opérations doit cependant


μs. En réalité les mot

tre deux mots successifs



ons codées). C'est le premier niveau de la hiérarchie de multiplexage. Dans ce

système 30 voies sont multiplexées temporellement dans une "fenêtre" de 125μs.


42

Figure II 5 : Structure d’une trame MIC [16]

La fenêtre de 125μs appelée trame est donc découpée en 32 morceaux appelés "Intervalle

de temps" ou "IT", qui vont de IT0 à IT31. Les 32 intervalles de temps sont occupés de la

manière suivante ; Les échantillons compressés et quantifiés en provenance des voies 1 à 15,

sont placés respectivement dans les IT1 à IT15. De même pour les voies 16 à 30 placées dans

les IT17 à IT31. Seuls les IT0 et IT 16 sont particuliers car ils ne sont pas utilisés pour

transmettre des voies mais pour la signalisation.

Lorsqu’une trame est émise par une machine À (l'émetteur) vers une machine B (le

récepteur) deux principes importants doivent être respectés:

1. La synchronisation.

2. Le verrouillage.

Synchronisation :

Les machines A et B doivent être synchronisées, c'est à dire que leurs horloges HA et HB

doivent être identiques afin que les bits soient lus à des instants "corrects". En effet si le

récepteur cherche à détecter l'état d'un bit alors qu'un front montant ou descendant est présent

une erreur peu se produire. Nous reviendrons plus loin sur la synchronisation.

Verrouillage :

Le récepteur B doit savoir où commence la trame au bit près. Sans cela il n'y a aucun

moyen de distinguer où commence une IT et où s'arrête une autre. A cela 2 conséquences; 1-


43

Il faut indiquer le début de la trame, et 2- si B n'est pas synchronisé sur A, il est important que

A et B puissent se transmettre un signal de perte de verrouillage les avertissant de l'état de

leur synchronisation. Les IT0 et IT16 jouent cet office, et permettent à l'émetteur A et au

récepteur B de "s'entendre". Nous allons voir plus précisément comment.

a) Mot de verrouillage de Trame (MVT) :

Pour pouvoir être reconnue, et pour que son origine soit repérée, la trame a donc la

particularité suivante :

Dans les trames paires, l'IT0 est remplie avec VER un mot de verrouillage de trame (MVT)

(VER1=x0011011, 1B ou 9B en hexadécimal). Dès que le récepteur B détecte ce mot il peut

se verrouiller.

Pour les trames impaires, le mot de verrouillage de trame de l'IT0 est remplie par

VER2=xB2Axxxxx. Dès que le verrouillage est constaté B renvoie à A dans une trame

impaire

le mot VER2 avec B2=1 et A=0. En revanche si A=1, c'est une alarme de perte de

verrouillage de trame. Par sécurité le verrouillage n'est considéré comme perdu qu'après 3

alarmes successives.

L'IT16 contient des informations de signalisation supplémentaires. En effet il est nécessaire

de transmettre les informations sur l'activité des 30 voies. Si une voie n'est pas utilisée parce

que le téléphone est "raccroché", par exemple à la fin d'une conversation, il est utile de

signaler cet état.

L'IT16 ne contient que 8 bits, ce qui est insuffisant pour signaler l'état des 30 voies. Il est

donc nécessaire d'utiliser plusieurs IT16 successifs dans plusieurs trames successives. Il a été

choisi arbitrairement 4 bits pour transmettre l'état de chacune des voies. Par conséquent l'IT16

(8 bits) ne peut Transmettre que les états de 2 voies à la fois. Il faudra donc attendre que

quinze trames soient transmises pour que l'ensemble des états des 30 voies soient

complètement signalés. En pratique 16 trames sont utilisées, et forment une "supertrame". La

durée d'une supertrame est donc 125μsx16=2ms.

Calculons le débit obtenu : dans une fenêtre de durée T=125μs seconde est contenue un

échantillon de chacune des 30 voies de 8 bits chacune, plus deux intervalles de temps de 8 bits


44

contenant les IT0 et IT16. Soit un total de m=32 x 8 bits dans T=125μs. Le débit est donc

DMIC-E1= T /m = 2048 0000 bits/s = 2,048Mbits.

Figure II 6: structure de super trame. [20]

II.3.1.2 Multiplexage MIC-E2 ou TN2 à 8 Mbit/s [avis G744] :

La trame secondaire TN2 correspond à la norme G742 de l'ITU-T. La trame secondaire

dure 100,4μs et est longue de 848 bits, qui se décompose de la manière suivante : 4 groupes

de 212 bits chacun. Il faut remarquer tout d'abord que 848 bits ne correspond pas à

4x8x30=960 bits. Nous allons expliquer pourquoi:

Figure II 7 : trame de multiplex E2 [16]

Le premier groupe est structuré de la façon suivante:

- Un mot de 12 bit indique le début de la trame multiplex E2 (appelé fanion de départ)

et a pour valeur DEP=1111010000AR ou A et R sont des bits d'alarmes.

- 200 bits qui contiennent les 50 premiers bits de chacune des 4 voies (affluent 0, 1, 2,

3). Les voies sont entrelacées, c'est à dire qu'elles sont multiplexées bit à bit et non pas mot à

mot. Si un bit numéro 4k provient de l'affluent 0, le bit 4k+1 provient de l'affluent 1, le bit

4k+2 provient de l'affluent 2, et le bit 4k+3 de l'affluent 3.

Dans chacun des 3 groupes suivant on peut distinguer 2 zones:

- un ensemble de 4 bits d'indication de justification.


45

- un ensemble de 208 bits ce qui correspond à 4 groupes de 52 bits provenant des 4

affluents, c'est à dire le multiplexage bit à bit de 52 des bits des 4 voies affluentes.

L'opération permettant de transporter un signal de débit variable dans une trame S de

longueur fixe L et de débit fixe L/TT s'appelle la justification. Parmi les L bits de la trame S

on distingue deux types de bits (les bits d'information à transmettre = bit I, et les bits de

remplissage = bit R) et trois zones (zone pour les bits d'information, une zone pour les bits de

remplissage positif, appelée zone P sur la figure 10, et une zone pour les bits de remplissage

négatif, appelée zone N).

II.3.1.3 Multiplexage MIC-E3 ou TN3 à 34 Mbit/s [avis G751] :

a) Caractéristiques générales :

La trame tertiaire se compose de 4 affluents E2 et elle à un débit de 34,368 Mbit/s avec une

variation relative de 20 ppm. La trame est composée de 1536 bits, ce qui correspond à une

durée de 44,69 μs [16]

b) Trame :

Elle est formée de quatre secteurs (groupes) de même longueur. Le signal de verrouillage

est formé de 10 éléments binaires groupés à chaque trame du début du premier secteur. Sa

configuration est de 1111010000. Les éléments binaires 11 et 12 du premier secteur

constituent des éléments binaires de service. L’élément binaire 11 est utilisé pour transmettre

une indication d’alarme émise vers l’équipement de multiplexage numérique éloigné en cas

de dérangement de l’équipement de multiplexage numérique local (perte de verrouillage par

exemple). L’élément binaire 12 réservé à l’usage national peut être utilisé pour transmettre la

parité de la trame précédente. Sur le conduit numérique traversant une frontière, la valeur de

ce bit est fixée à « 1».

Les indications de justification sont formées de 3 éléments binaires par affluent, répartis au

début des secteurs 2, 3 et 4 et placés dans l’ordre de numérotation des affluents. Dans une

trame, une justification éventuelle s’effectue dans le secteur 4 à l’emplacement du premier

élément binaire de l’affluent considéré. Le multiplexage est réalisé par entrelacement bit à bit

dans l’ordre de numérotation des affluents.

On trouvera la structure de la trame sur la Tableau II.2

c) Synchronisation – Justification [16]


46

La synchronisation en fréquence nécessaire au multiplexage bit à bit des différents

affluents se fait par accroissement du débit propre Fe de la même manière que celle effectuée

d’éléments binaires supplémentaires pour chaque affluent dans le train binaire à 34 Mbit/

pour le multiplexage MIC-E2. Cet accroissement des débits est obtenu par l’introduction

Tableau II.2 : Structure de la trame de multiplexage à 34.368 kbit/s [20]

II.3.1.4 Multiplexage MIC-E4 ou TN4 à 139.264 Mbit/s [avis G751] :

a) Caractéristiques générales :

La trame TN4 se compose de 4 affluents E3 et elle a un débit de 139,264 Mbit/s avec une

variation relative de 15 ppm. La trame est composée de 2928 bits, ce qui correspond à une

durée de 21.02 μs [16].

b) Trame :

Elle est formée de six groupes de même longueur. Le signal de verrouillage est formé de

12 éléments binaires groupés à chaque trame du début du premier secteur. Sa configuration

est de 111110100000. Les éléments binaires 13, 14, 15 et 16 du premier secteur constituent

des éléments binaires de service. L’élément binaire 13 est utilisé pour transmettre une

indication d’alarme émise vers l’équipement de multiplexage numérique éloigné en cas de

dérangement de l’équipement de multiplexage numérique local (perte de verrouillage par

exemple).


47

L’élément binaire 14 réservé à l’usage national peut être utilisé pour transmettre la parité

de la trame précédente. Sur le conduit numérique traversant une frontière, la valeur de ce bit

est fixée à « 1 ». Les éléments binaires 14, 15 et 16 sont disponibles en tant qu’éléments

binaires de réserve.

Les indications de justification sont formées de 5 éléments binaires par affluent, répartis au

début des secteurs 2, 3, 4, 5 et 6 et placés dans l’ordre de numérotation des affluents. La

présence de justification est indiquée par le signal 11111, son absence par le signal 00000.

Dans une trame, une justification éventuelle s’effectue dans le secteur 6 à l’emplacement

du premier élément binaire de l’affluent considéré.

Le multiplexage est réalisé par entrelacement bit à bit dans l’ordre de numérotation des

affluents.

c) Synchronisation – Justification :

La synchronisation en fréquence nécessaire au multiplexage bit à bit des différents

affluents s fait par accroissement du débit propre Fe de la même manière que celle effectuée

pour le multiplexage MIC-E3. Cet accroissement des débits est obtenu par l’introduction

d’éléments binaires supplémentaires pour chaque affluent dans le train binaire à 140 Mbit/s.

Cette opération est appelée justification positive. La fréquence nominale des justifications

pour un affluent de débit propre est donc de ε Fe.


48

Tableau II.3 : Structure de la trame de multiplexage à 139.264 kbit/s [20]

II.3.2 Limites de la PDH :

PDH consiste à multiplexer et de transporter des éléments binaires de débit inférieur en les

transmettant à des débits supérieurs.

Les débits inférieurs sont donc élevés à une valeur supérieure par injonction d’éléments

binaires de justification, avec une indication de leur présence dans la trame résultante. Le

débit n’est donc pas exactement le multiple de ce qui rentre mais légèrement plus. C’est cela

qui l’a qualifié de plésiochrone (en grec, plésio = presque, plésiochrone = presque synchrone).

Le principal défaut de cette technique de multiplexage est qu’elle ne permet pas d’avoir

accès aux informations d’une voie directement sans démultiplexer l’ensemble des voies.

Par exemple, pour fournir une ligne à 2Mbit/s plusieurs multiplexages et démultiplexages

doivent être faits pour l'extraire d'un canal rapide à 140Mbit/s.

C’était un défaut acceptable en téléphonie mais pour l’utilisation sur des réseaux optiques,

cela devient inadmissible [21]

En ajoute a les inconvénients du PDH :

Ce n’est pas un multiplexage direct il y’a toujours un surdébit de synchro.


49

Difficulté d’extraire ou d’injecter à un endroit de la hiérarchie car nécessité de tous

démultiplexer

Plus rien après TN4.

III.4 Conclusion :

Le sous-réseau de transmission considéré come, le réseau cœur pour qu’il est prend tous les

procédures de transport, et cette dernier contient des technique transmissions et de

commutations.

Aujourd’hui cette technique offre des solutions de transport totalement maîtrisées, sécuriséesEt compétitivité.

CHAPITRE III :

Logiciel ADMFilters et résultats de conception

Chapitre 3 Bilan de liaison hertzienne

51

III.1 Introduction :

Lors de la définition d'un système de communications, il est nécessaire de déterminer le

type et la taille des antennes d'émission et de réception, la puissance d'émission, l'ensemble

des pertes et affaiblissements que va subir l'onde émise et enfin le rapport signal à bruit

nécessaire pour pouvoir effectuer la transmission avec la qualité requise. Effectuer cet

ensemble de déterminations constitue l'établissement du Bilan de Liaison.

III.2 Bilan de liaison :

Avant d’installer un système de radiocommunication ou une liaison hertzienne, il est

nécessaire d’effectuer le calcul du bilan de liaison. En effet, ce calcul permet de déterminer si

le niveau de puissance reçue par le récepteur sera suffisant pour que la liaison fonctionne

Correctement [23].

III.2.1 Schéma de principe d’une liaison hertzienne :

Le schéma de principe d’une liaison hertzienne est dans le cas général le suivant :

Figure III.1: les éléments d’un bilan radio

1) Emetteur : Il est caractérisé par sa puissance émise PE. Ici PE sera exprimée en dBm ou

dBW. Ordre de grandeur : de quelques mW (0dBm) à plusieurs kW (> 30dBW).

2) Liaison émetteur- antenne émission :

Elle est généralement réalisée en câble coaxial.

A plus haute fréquence (quelques GHz), elle peut être réalisée en guide d’onde. Elle est

caractérisée par son atténuation LE, exprimée en dB.

3) Antenne émission : Elle est caractérisée par son Gain d’antenne GE, exprimé en dBi.


52

4) Distance d :

C’est la distance entre l’émetteur et le récepteur. On peut montrer (à partir du calcul de la

sphère de l’antenne isotrope et de la définition du gain d’antenne), que la distance entre

l’émetteur et le récepteur, introduit une atténuation AEL (pour atténuation en espace libre)

égale à :

(III.1)

Cette grandeur est exprimée en dB.

5) Liaison antenne réception- récepteur :

Comme la liaison émetteur-antenne émission, la liaison antenne réception-récepteur est

caractérisée par l’atténuation LR, exprimée en dB. Antenne réception : Elle est caractérisée

par son gain d’antenne GR, exprimé en dBi. Récepteur : Le paramètre qui nous intéresse ici

est PR, puissance reçue par le récepteur.

Elle est généralement exprimée en dBm

III.2.2 Expression de la puissance reçue :

Pour déterminer PR, la puissance reçue par le récepteur, il suffit en partant de PE de

retrancher toutes les sources d’atténuation du signal et d’ajouter les gains d’antenne.

On obtient ainsi :

PR=PE-LE+GE-AEL+GR-LR (III.2)

III.2.3 Sensibilité d’un récepteur :

Nous nous contenterons ici d’en donner une définition et une signification pratique.

a) Définition :

La sensibilité d'un récepteur est l'amplitude du signal qu'il faut appliquer à son entrée

pour obtenir à la sortie du démodulateur un rapport signal/bruit déterminé(transmission

analogique) ou un taux d’erreur donné en transmission numérique (10-3 ou 10-6).

b) Signification :

C’est la puissance minimale en dessous de laquelle la qualité de la liaison est dégradée :

craquements importants (« friture ») pour une liaison audio, image dégradée en

transmission vidéo (« neige »), taux d’erreur important en transmission numérique

(«pixellisation » ou « figeage » de l’image en TV vidéo numérique).


53

III.2.4 Condition de bon fonctionnement d’une liaison hertzienne :

Pour qu’une liaison hertzienne fonctionne correctement, il faut que la puissance reçue soit

supérieure à la sensibilité du récepteur.

De plus, on prendra généralement une marge (on essayera d’avoir des dB en plus) pour

tenir compte des atténuations supplémentaires qui peuvent être dues à des réflexions multiples

ou à la météo (pluie, neige, brouillard, etc.).

III.3 Etude d’un système de radiocommunications :

III.3.1 Mise en situation :

Vous devez installer une liaison FH avec une capacité de 8Mbis/s (4 E1) de 15Km. Vous

êtes chargé de faire une étude préliminaire, puis de superviser l’installation.

Vous allez :

- effectuer les calculs préliminaires à l’installation permettant de dimensionner le matériel

(ellipsoïde de Fresnel, bilan de liaison).

- analyser les caractéristiques HF du matériel [23].

III.3.3 Ellipsoide de Fresnel :

Ce point particulier est spécifique aux faisceaux hertziens et ne s’applique qu’aux liaisons

à des fréquences de plusieurs GHz.

L’ellipsoïde de Fresnel est l’espace défini par la relation :

Où toutes les dimensions sont exprimées en mètres.

La grandeur r correspond à la valeur strictement minimale pour laquelle l’espace entourant le

rayon direct joignant les deux antennes est dégagé de tout obstacle.

Remarque : r est maximum pour d1 = d2.


54

Figure III.3 Ellipsoide de Fresnel

III.3.2 Caractéristiques du matériel :

Un faisceau hertzien est un système de télécommunication, composé de deux extrémités,

qui permet de transporter des informations d’un point à un autre. Ici la liaison est duplex,

chaque extrémité est à la fois émetteur et récepteur.

Le faisceau hertzien PDH (Sodielec SFH 534) appartient à une famille de faisceaux dédiés

à la réalisation de liaisons moyenne capacité (2 2 Mbit/s et 4 2 Mbit/s), sur des distances

de l’ordre de la dizaine de kilomètres [23].

Les applications sont multiples : Raccordement entre la station de base et le

contrôleur des ces station de réseau GSM.

Composition de l’équipement : Un SFH 534 est composé de deux extrémités

semblables comprenant chacune :

- une antenne associée à un coffret HF (ODU).

- un tiroir d’exploitation (PDH).

Le coffret HF et l’antenne sont généralement situés à l’extérieur, sur un pylône.

Le tiroir d’exploitation est généralement situé à l’intérieur d’un local technique.

La liaison entre coffret HF et tiroir d’exploitation se fait par l’intermédiaire de deux câbles

coaxiaux.

Le tiroir d’exploitation réalise les fonctions de multiplexage des signaux à transmettre, de

codage et de modulation-démodulation à la fréquence intermédiaire de 70 MHz.

Le coffret HF réalise les opérations de transposition de fréquence à la fréquence de 8

GHz, en émission et en réception.


55

Figue III.2: Faisceau hertzien SFH534 [23].

On donne ici les caractéristiques HF du faisceau hertzien SFH 534 (extraites de la notice

technique du produit).

Puissance émise en sortie du coffret : > 21 dBm

Seuil de sensibilité : à TEB = 10-3 < -81 dBm

Fréquences émises :

Sous-bande « aller » : 8028 à 8063 MHz, par pas de 7 MHz

Sous-bande « retour » : 8462 à 8497 MHz, par pas de 7 MHz

Espacement entre canaux : 7 MHz

Pertes feeders < 1,5 dB (pour les deux extrémités)

Le SFH 534 est disponible en plusieurs versions d’antennes paraboliques. Le tableau ci-

dessous présente les caractéristiques des antennes :


56

Tableau III.1: les caractéristiques des antennes :

III.4 Conclusion :

Il est important de calculer un bilan de liaison à l'avance pour estimer la faisabilité d'un projet

d’un système de télécommunication.

Conclusion générale

58

Conclusion générale :

Les travaux présentés dans ce mémoire ont été consacrés sur l’étude de la liaison entre

BTS BSC ,Ou on a effectuer des bref étude sur le réseau de transport ,on a fait cette étude

parce que donne la bonne qualité de service des réseaux cellulaires constitue la

préoccupation majeure des opérateurs de réseaux.la performance optimal des réseaux de

transport parce que La numérisation du réseau téléphonique par la technique MIC a permis

de définir plusieurs niveaux de multiplexage. Le premier niveau de la hiérarchie est appelé

débit primaire (E1 en Europe ou DS1 en Amérique). Ensuite, le multiplexage dans le réseau

de transport de haut débit consiste à associer ou regrouper des débits incidents ou primaires au

niveau des commutateurs centraux pour former un débit supérieur qui soit plus facile à

transmettre et à gérer dans le plan de transmission. La demande croissante en services de

télécommunication, le transport de données multimédias volumineuses et l'augmentation de

l'activité communicante nécessitent des réseaux performants capables de transporter en un

temps raisonnable des informations. Passe en revue un certain nombre de solutions hauts

débits ; cette revue n'est certainement pas exhaustive et il est également clair qu'elle sera à

terme désuète bien que certains des réseaux présentés ont quelques chances de longévité

. Cette dernière est offre Aujourd’hui au liaison BTS / BSC des solutions de transport

totalement maîtrisées, sécurisées Et compétitivité.

et tous ca développé après l’établissement D’un bilan de la liaison qui considéré come

étant le point principal pour installer un système de télécommunication.

Références bibliographiques

60

Bibliographie

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[22] : Lucien Boithias, "Propagation des ondes radioélectriques", Dunod 1983

[23] : L.REYNIER, ’’ Bilan de liaison – Application SFH 534".